运动20分增大脑认知效用2小时!一张表解答运动提升记忆力

文/陈蔚承 图/pixabay

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美国卫生及人类服务部(U.S. Department of Health and Human Services)在暌违10年后于2018年11月颁布最新之美国国民身体活动指引方针(Physical Activity Guidelines for Americans)第二版,成为国际间运动甚至是公共卫生的重要盛事。

在此最新的身体活动指引方针中,不仅确认更多身体活动与运动(exercise)对于身心之效益,如减少焦虑、忧郁和增进睡眠等,该指引方针还提出了过去前所未有的主题,包括运动对认知功能与大脑健康正面效益之科学证据。

国立台湾师範大学体育学系特聘教授张育恺满脸兴奋地说,「这是国家层级运动相关指引方针中,首次提到运动和大脑认知的关係,是相当重大的突破」,而张育恺的学术研究範畴,就是运动与大脑认知的关係,特别是「急性运动(acute exercise)」。

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急性运动对认知与大脑功能好处多

「急性运动就是一次性的运动,」张育恺指出,相较于慢性运动(chronic exercise),即经常性,或较为长期性的运动,急性运动是指一次性或是仅做单次的运动。有趣的是,不仅是长期运动,即便是单次运动也有效益。

他于美国攻读博士学位期间,师从北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校(UNCG)人体运动学系艾特纳教授(Jennifer Etnier)。艾特纳曾于1997出版国际间首篇运动与认知功能的整合研究,在分析当时近200份份的科学研究后,确认运动跟认知功能有显着的正向影响,揭开了运动与认知功能研究风潮序幕。

2013年一份研究显示,慢性有氧健身运动如跑步、游泳、自行车,以及重量训练等皆能促进大脑在额叶、枕叶、颞叶等七个部位的体积和密度,意味着长期运动后,大脑神经传导效能和功能较佳,而该些脑区所代表的认知功能如记忆力、学习力、语言处理、情绪处理亦有较佳表现。

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(图片来源:pixabay)

那么急性运动呢?根据张育恺在2012年更进一步的国际整合分析研究,「急性健身运动无论在运动当中、立即结束后、及结束后一小段时间,皆有正面效益,其中之效益不仅发现在专注力、记忆力等,甚至还包括执行功能(executive function)等高阶的认知功能。

此外他于2017年发表在《心理生理学(psychophysiology)》的研究进一步发现,比起不运动的参与者,参与一次性的有氧运动20至30分钟不仅使得认知功能行为表现变佳,许多与认知功能有关连的大脑区域也被活化。

但必须注意的是,虽然急性、慢性健身运动都能改善认知功能或大脑健康,但慢性健身运动较能改变长期的大脑结构,而急性健身运动则能改变较短暂的认知或大脑功能之状态。亦即急性、慢性健身运动的效应不同,参与者可以依此选择如何做出最有效率之运动内容。

该怎么做急性运动呢?运动型态、强度与时间的考量

哪些急性运动有帮助呢?张育恺指出,有氧运动对各年龄层都有帮助,而重量训练对中老年人可能更为显着,不过他也说明如果可以,有氧运动建议需纳入运动课程中。事实上,在运动指引方针中也指出,一週内最好可从事有氧运动至少150分。若一次从事20-30分,即一週最好有5至7天的有氧运动。

至于运动强度及该运动多久,如果是一次性的急性运动,研究发现中等运动强度运动最好。「对年轻人而言,每次20-30分钟即能改善大脑认知功能,且效益能持续60至120分钟,所以我在演讲或做研究前,我都会去运动一下,让自己的思绪和逻辑都更清晰」张育恺说。

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虚线为低阶认知功能:下意识的反射能力,如看到红灯停、看到绿灯行。

实线为高阶认知功能:抑制或转换的能力,如思考什么该做或不该做、不受外界干扰地执行工作、跳脱思考框架、快速变换工作目标和节奏、思考及规划接来下要做的事情。

由图可知,运动20分钟对高、低阶认知功能的改善程度最高。

对银髮族也是如此。根据张育恺于2018年在《临床医学期刊(Journal of Clinical Medicine)》发表的研究,以60岁的中老年人为对象发现,中等强度运动20至30分钟的效果跟45至55分钟的效果差不多。

因此针对没有运动习惯的中老年人,那么建议20-30分钟就可以了,如果有运动习惯或体能可负荷时,那么45-55分钟是可以考量的。张育恺说:「虽然45分钟对大脑认知的效益跟20至30分钟差不多,但如心肺、肌耐力可能有更多帮助的。」

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运动20-30分钟与运动45-55分钟,对增进中老年人大脑低阶与高阶认知能力的效果差不多。

急性运动累积成慢性运动 大脑、身体皆受益

急性运动最棒的地方是让人养成运动习惯。张育恺指出,很多人听到运动要养成习惯、每次要运动很久才有效,而根据研究显示,长期运动必须要每次运动45至60分钟、持续4至26周才会有效果,这样反而会降低运动意愿,「所以只要想着,我做一次20分钟的运动就对身体有帮助」,门槛降低、愿意踏出第一步,才有养成习惯的可能性。

只要能养成习惯,运动对生理和大脑认知都有相当大的帮助。单次运动对增进大脑认知的效用约2小时,但一旦变成习惯,认知功能进步的效果即能维持,「从单次累积成长期运动,大脑、心肺、肌肉能力都会提升,所以急性运动可说是养成习惯的第一步,」张育恺说。

运动强度怎么订?公式简单算

张育恺指出,运动强度不是「那个运动本来就是那个强度,而是用心率来看,」同样的走路,同样时间内,散步、健走、竞走强度就不同,但每个人的体能有异,该如何计算运动强度?可用最大心跳率的百分比来计算。

根据美国运动医学会(ACSM)的公式(220-年龄) x运动强度百分比= 目标心跳率数。

非常轻(<57%)

轻度(57%-64%)

中度(64%-76%)

高度(76%-96%)

极高(>96%)

如果今天是一位50岁的中年人想改善的是大脑认知功能,做中等强度运动:

220-50=170

乘上运动强度百分比64%-76%区间的数字,建议可以先从64%来算再慢慢增加。

170×64%=109

知道心跳之后,在运动时可以随时监测自己的心跳,很多跑步的人边跑边看穿戴装置就是在看自己的心率;或是停下来计算,如果以上数每分钟109下来计算,等于每10秒要跳约18下,按着脉搏计算就可以进行简单之监测。

当然也可以用心跳来尝试运动强度是否适合自己,如果目标强度达到后身体不适,也可以降低乘以的数字,十分简单。

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